Java NIO - 非同步檔案通道

眾所周知，Java NIO 支援併發和多執行緒，允許我們同時處理不同的通道。因此，Java NIO 包中負責此功能的 API 是 AsynchronousFileChannel，它定義在 NIO 通道包下。因此，AsynchronousFileChannel 的限定名稱為java.nio.channels.AsynchronousFileChannel。

AsynchronousFileChannel 與 NIO 的 FileChannel 類似，區別在於此通道允許非同步執行檔案操作，不像同步 I/O 操作那樣，執行緒進入操作並等待請求完成。因此，非同步通道可以安全地被多個併發執行緒使用。

在非同步操作中，執行緒將請求傳遞給作業系統的核心來完成，而執行緒繼續處理其他任務。核心完成任務後，它會向執行緒發出訊號，然後執行緒確認訊號並中斷當前任務，根據需要處理 I/O 任務。

為了實現併發，此通道提供兩種方法，一種是返回java.util.concurrent.Future 物件，另一種是將型別為java.nio.channels.CompletionHandler的物件傳遞給操作。

我們將透過示例逐一瞭解這兩種方法。

• Future 物件 - 在此方法中，從通道返回 Future 介面的一個例項。在 Future 介面中，有一個get()方法，它返回非同步處理的操作狀態，據此可以決定其他任務的進一步執行。我們還可以透過呼叫其isDone方法來檢查任務是否已完成。

示例

以下示例顯示瞭如何使用 Future 物件非同步執行任務。

package com.java.nio;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.AsynchronousFileChannel;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.nio.file.StandardOpenOption;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.Future;

public class FutureObject {
   public static void main(String[] args) throws Exception {
      readFile();
   }
   private static void readFile() throws IOException, InterruptedException, ExecutionException {
      String filePath = "D:fileCopy.txt";
      printFileContents(filePath);
      Path path = Paths.get(filePath);		
      AsynchronousFileChannel channel =AsynchronousFileChannel.open(path, StandardOpenOption.READ);
      ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(400);
      Future<Integer> result = channel.read(buffer, 0); // position = 0
      while (! result.isDone()) {
         System.out.println("Task of reading file is in progress asynchronously.");
      }
      System.out.println("Reading done: " + result.isDone());
      System.out.println("Bytes read from file: " + result.get()); 
      buffer.flip();
      System.out.print("Buffer contents: ");
      while (buffer.hasRemaining()) {
         System.out.print((char) buffer.get());                
      }
      System.out.println(" ");
      buffer.clear();
      channel.close();
   }
   private static void printFileContents(String path) throws IOException {
      FileReader fr = new FileReader(path);
      BufferedReader br = new BufferedReader(fr);
      String textRead = br.readLine();
      System.out.println("File contents: ");
      while (textRead != null) {
         System.out.println("     " + textRead);
         textRead = br.readLine();
      }
   fr.close();
   br.close();
   }
}

輸出

File contents: 
   To be or not to be?
   Task of reading file is in progress asynchronously.
   Task of reading file is in progress asynchronously.
   Reading done: true
   Bytes read from file: 19
   Buffer contents: To be or not to be? 

• CompletionHandler -

  這種方法非常簡單，因為它使用 CompletionHandler 介面並重寫其兩個方法：一個是completed()方法，在 I/O 操作成功完成時呼叫；另一個是failed()方法，在 I/O 操作失敗時呼叫。在此方法中，建立一個處理程式來使用非同步 I/O 操作的結果，因為只有在任務完成後，處理程式才會執行其函式。

示例

以下示例顯示瞭如何使用 CompletionHandler 非同步執行任務。

package com.java.nio;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.AsynchronousFileChannel;
import java.nio.channels.CompletionHandler;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.nio.file.StandardOpenOption;

public class CompletionHandlerDemo {
   public static void main (String [] args) throws Exception {
      writeFile();
   }
   private static void writeFile() throws IOException {
      String input = "Content to be written to the file.";
      System.out.println("Input string: " + input);
      byte [] byteArray = input.getBytes();
      ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(byteArray);
      Path path = Paths.get("D:fileCopy.txt");
      AsynchronousFileChannel channel = AsynchronousFileChannel.open(path, StandardOpenOption.WRITE);
      CompletionHandler handler = new CompletionHandler() {
         @Override
         public void completed(Object result, Object attachment) {
            System.out.println(attachment + " completed and " + result + " bytes are written.");
         }
         @Override
         public void failed(Throwable exc, Object attachment) {
            System.out.println(attachment + " failed with exception:");
            exc.printStackTrace();
         }
      };
      channel.write(buffer, 0, "Async Task", handler);
      channel.close();
      printFileContents(path.toString());
   }
   private static void printFileContents(String path) throws IOException {
      FileReader fr = new FileReader(path);
      BufferedReader br = new BufferedReader(fr);
      String textRead = br.readLine();
      System.out.println("File contents: ");
      while (textRead != null) {
         System.out.println("     " + textRead);
         textRead = br.readLine();
      }
      fr.close();
      br.close();
   }
}

輸出

Input string: Content to be written to the file.
Async Task completed and 34 bytes are written.
File contents: 
Content to be written to the file.